Hvad er en kvartsoscillator?
En kvartsoscillator er et elektronisk kredsløb, der genererer et signal ved en frekvens bestemt af en kvartskrystall dannet af silicium og ilt.Den piezoelektriske egenskab ved kvarts gør det til en meget god resonator fra titusinder af Kilohertz (KHZ) til hundreder af Megahertz (MHz).En kvartskrystaloscillator er typisk designet til kun at fungere ved en enkelt præcis frekvens.Disse oscillatorer bruges til at skabe stabile frekvenser i mobiltelefoner, globale positioneringssystem (GPS) modtagere og tovejsradioer.De bruges også til præcis tidtager i ure, computere og andet elektronisk udstyr.
En krystal af piezoelektrisk materiale, såsom kvarts, kan ændre form lidt, når en spænding påføres en elektrode på krystallen.Når denne spænding er fjernet, kan krystallen vende tilbage til sin oprindelige form og generere en spænding, når den gør det.Opdaget i 1880 og kaldet piezoelektricitet, er denne egenskab kritisk for driften af en oscillator.Eksperimenter blev udført med forskellige krystalmaterialer over tid, og den første kvartsoscillator blev samlet i slutningen af 1910'erne.Siden 1920'erne er kvarts -krystaloscillatorer ofte blevet brugt i ure såvel som amatør-, kommercielt og militærradioudstyr.
Når en kvartsoscillator først tændes, introducerer kredsløbet et tilfældigt støjsignal til krystallen.Nogle af denne støj vil altid være ved krystallers resonansfrekvens, hvilket får krystallen til at svinge.Spændingen produceret af krystallen, når den ændrer form, forstærkes af kvartsoscillatorkredsløbet og føres tilbage til krystalresonatoren.Når denne proces gentager sig, vil signalerne inden for Crystals Limited Frequency Band blive stærkere, mens andre frekvenser vil blive filtreret ud.Når denne opvarmningsperiode er afsluttet, fungerer oscillatoren nøjagtigt ved sin designede frekvens.
Formen, størrelse og udskæring af en kvarts krystal bestemmer, hvor hurtigt den udvides og kontrakter.En kvartsoscillator kan fungere med denne hastighed, kaldet dens resonansfrekvens.Det kan også fungere ved en overtone -frekvens, som er et multiplum af resonansfrekvensen.Mens kvartskrystaller forekommer naturligt i miljøet, fremstilles et meget stort antal for at øge udbyttet og udbuddet af fysisk brugbare krystaller.
Frekvensudgangen med en kvartsoscillator kan påvirkes af en række eksterne faktorer, herunder temperatur og enddaPludselig acceleration.Stråling vil også påvirke hyppigheden, hvad enten det kommer fra kosmiske stråler i et rumfartøj, røntgenstråler eller en puls af ioniserende stråling.Nogle af disse faktorer kan kompenseres for med ekstra kredsløb, der overvåger betingelserne og justerer oscillatorudgangen i overensstemmelse hermed.Nogle kvartsoscillatorer inkluderer en nøjagtigt kontrolleret ovn med krystallen inde for at kompensere for temperaturændringer.Kvartskrystaller kan også fejes eller hærdet mod stråling ved at bage dem i en specialiseret atmosfære og det elektriske felt.